Технические предпосылки создания отечественных самоходных картофелеуборочных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный заочный университет» (ФГБОУ ВО РГАЗУ), Московская область, г. Балашиха

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ САМОХОДНЫХ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

Славкин Владимир Иванович д.т.н., профессор

Пехальский Игорь Анатольевич к.т.н.

Ценч Евгений Дмитриевич бакалавр

Пехальский Максим Игоревич магистрант

Аннотация

самоходный картофелеуборочный комбайн

В статье дается анализ конструкций отечественных самоходных картофелеуборочных комбайнов, разработанных в 60-90-х гг. прошлого столетия. Рассмотрены их компоновки: на базе самоходных шасси СШ-45, СШ-65, СШ-75, навесных однорядного К-5Б и двухрядных К-5А и ККСШ-2, на основе трактора МТЗ-142 четырехрядный КСКД-4; специализированные комбайны КСК-4-I, КСК-4А-1. Раскрыты недостатки и преимущества каждой из конструкций, указаны направления дальнейшей работы. Проведенный анализ показывает общую тенденцию оснащения самоходных картофелеуборочных комбайнов средствами контроля за работой рабочих органов и управления технологическим процессом, а также гидростатической трансмиссией на базе гидрофицированных мостов или гидромотор-колес для работы на повышенных скоростях. В компоновке машин и их технологических схемах прослеживается тенденция увеличения ширины захвата, оснащение бункерами-накопителями, позволяющими производить выгрузку продукции в рядом идущий транспорт. Рассматривается конструкция перспективного блочно-модульного самоходного картофелеуборочного комбайна БМСК-4К, состоящего из технологического и энергетического модуля. Проведенные хозяйственные испытания комбайна БМСК-4К показали его преимущества перед комбайнами КСК-4-I и КСК-4А-I по производительности и качественным показателям

Ключевые слова: САМОХОДНЫЕ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫЕ КОМБАЙНЫ, ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД ХОДОВОЙ ЧАСТИ, ПОДКАПЫВАЮЩИЕ, СЕПАРИРУЮЩИЕ, БОТВОУДАЛЯЮЩИЕ РАБОЧИЕ ОРГАНЫ, ВЫГРУЗНОЙ ТРАНПОРТЕР, ДВИГАТЕЛИ, ГИДРОМОТОР, ГИДРОНАСОС

The article analyzes the structures of domestic self-propelled potato harvesters, developed in 60-90^th of the last century. It considers their layout: based on self-propelled chassis NL-45, NL-65, NL-75, K-mounted single-row and double-row 5B K-5A and KKSSH-2, on the basis of MTZ-142 Four-KSKD-4; specialized harvesters KSK-4-I, KSK-4A-1.We have disclosed the advantages and disadvantages of each of the structures shown the way forward. The analysis shows a general trend of equipment self-propelled combines car-tofeleuborochnyh means to monitor the work of the working bodies and councils-ment process, as well as hydrostatic transmission based hydroficated bridges or motor-wheels to run on high-styah soon. In the arrangement of machines and their technological schemes trend-Uwe crease width, equipment storage hopper, enabling productivity-dit unloading products in a number of oncoming traffic. We consider the design perspective of modular self-propelled potato harvester BCSC-4K, consisting of technological and power module. Conducted owners-governmental tests combine BCSC-4K display-whether it combines advantages over KSK-4-I and KSK-4A-I performance and quality indicators.

Keywords: SELF-PROPELLED POTATO HARVESTERS, HIDRO-STATIC WHEEL DRIVES, EXCAVATING, SEPARATING, BOTVA-REMOVES WORKING BODIES, DISCHARGE CONVEYOR, ENGINES, HYDRAULIC MOTOR, HYDRAULIC PUMP.

Основная часть

Картофель является одной из важнейших продовольственных культур, возделываемой во всех зонах Российской Федерации с различными почвенно-климатическими условиями. Производство его является весьма трудоемким, особенно уборка, на которую приходится около 35…60% трудозатрат [1]. Трудности механизации уборки картофеля связаны, главным образом, с тем, что клубни его находятся в почве на глубине до 0,25 м, а содержание их в подкопанной массе составляет 1,5…2% [1]. Эффективная уборка культуры в оптимальные сроки с мини-мальными затратами труда возможна лишь при использовании высоко-производительных уборочных машин. Поэтому применение самоходных картофелеуборочных машин с размещением ведущих колес за рабочими органами комбайна является одним из возможных конструктивных решений по увеличению производительности и качества работы машин.

В создании самоходных картофелеуборочных машин можно выделить три основных этапа (рис. 1): разработка навесных конструкций машин на самоходные шасси; компоновка самоходных картофелеуборочных агрегатов путем навески и монтажа рабочих органов на тракторах, разработка специальных машин (самоходных картофелеуборочных комбайнов) [2].

Разработанные в СССР в начале 60-х годов однорядный К-5Б, двухрядные К-5А и ККСШ-2 (рис.2) картофелеуборочные комбайны, навешиваемые на самоходное шасси СШ-45, СШ-65 (рис.2) и СШ-75, не зарекомендовали себя положительно, несмотря на то, что все рабочие органы навесных комбайнов были заимствованы из серийно выпускаемых прицепных и полунавесных комбайнов К-3 и КГП-2 и не должны были уступать им по таким показателям, как металлоемкость, затраты труда и прямые издержки. Однако, в процессе испытаний их на МИС, выявлены серьезные недостатки как у самоходных шасси, так и навешиваемых на них комбайнов. Следует отметить, что высвобождаемые самоходные шасси создавались преимущественно для зерноуборочных комбайнов, а также для использования их как транспортных средств без учета специфики уборки картофеля и других культур. Поэтому они в дальнейшем не получили развитие как универсальные энергетические средства.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 Компоновка существующих самоходных картофелеуборочных комбайнов

Рисунок 2 Двухрядный картофелеуборочный комбайн ККСШ-2, навешиваемый на самоходное шасси СШ-65 (СССР)

Комбайны такого типа не получили широкого распространения, так как для агрегатирования требуется специальное самоходное шасси, не находящее применения на других работах. Кроме того, поузловая и подетальная сборка и демонтаж трудоемкие (требуют 2…3 рабочих в течение 2…3 дней).

Компоновка самоходных картофелеуборочных комбайнов на базе блок-трактора заключается в том, что в качестве энергетического средства используется сам трактор [7]. Разработка подобного типа самоходных картофелеуборочных комбайнов предусматривает использование трактора на других сельскохозяйственных работах. Но, как показала практика, высвобождение трактора связано с большими трудозатратами на монтажные работы и поэтому не получило распространение. В СССР такую компоновку с использованием трактора МТЗ-142 имел 4-х рядный самоходный картофелеуборочный комбайн КСКД-4, разработанный в ВИМ совместно с Рязанским комбайновым заводом (рис. 3).

Рисунок 3 Четырехрядный картофелеуборочный комбайн КСКД-4 на базе трактора МТЗ-142 (СССР)

Комбайн имеет управляемые передние колеса, задние - ведущие, которые приводятся бортовыми цепными передачами. Он состоит из рамы, активных шнеков, расположенных над подкапывающими пассивными лемехами с пассивными боковыми дисками, первых основных элеваторов с активными шнеками, сужающими клубненосный поток, второго элеватора, ботвоудалителя, подъемного и выгрузного транспортеров, разделительной горки. Масса комбайна составляет 9,5 т. Мощность двигателя - 104 кВт, производительность - до 0,5…0,8 га/ч.

Проведенные государственные испытания не выявили его преиму-ществ над комбайном КСК-4-1 и дальнейшие работы были приостанов-лены. К недостаткам относилась плохая обзорность и отсутствие бессту-пенчатого регулирования скорости поступательного движения комбайна.

В связи с этим за рубежом и в России в настоящее время все большее применение находят самоходные четырехрядные комбайны. Их преимуществом является высокая производительность (1 га и более в час), большая сезонная выработка (до 250…350 га) и высвобождение механизаторов. Благодаря тому, что один самоходный четырехрядный комбайн обслуживается одним механизатором, он способен заменить два, а то и четыре прицепных двухрядных комбайновых агрегата, каждый из которых должны обслуживать по два механизатора. Однако существенным недостатком специализированных самоходных машин является их большая стоимость, поскольку около 50% стоимости их составляет энергетическая установка.

Работы по созданию четырехрядного самоходного картофеле-уборочного комбайна начались в начале 70-х годов 20 века в ВИСХОМ совместно с ГСКБ г. Рязань и закончились внедрением копателя-погрузчика КСК-4-I в 1981 г. на Рязанском комбайновом заводе (рис. 4).

Комбайн КСК-4-I оборудован двигателем мощностью 110 кВт, автоматической системой контроля работы основных рабочих органов УСАК-13 и комфортабельной унифицированной кабиной, защищающей комбайнера от неблагоприятных погодных условий, а также от пыли, шума и вибрации.

Рисунок 4 Самоходный четырехрядный картофелеуборочный комбайн КСК-4-I (СССР)

В машине использованы новые РТИ, снижающие повреждения клубней, повышающие надежность машины. Оснащение комбайна гидростатическим приводом ходовой части обеспечивает бесступенчатое изменение скорости, что позволяет ему работать в оптимальных режимах [3].

Комбайн КСК-4-I позволяет повысить производительность труда в 2…3 раза по сравнению с комбайнами ККУ-2А и КПК-2-01, снизить расход топлива в 1,5…2 раза. Применение комбайна КСК-4-I высвобождает в процессе уборки картофеля трех механизаторов. Однако, отсутствие бункера-накопителя и переборочного стола с площадками переборщиков являлось основным недостатком.

Также успешно прошел Государственные испытания на МИС самоходный четырехрядный картофелеуборочный комбайн КСК-4А-I созданный на основе комбайна КСК-4-I (рис. 5).

У комбайна вместо выгрузного транспортера применен бункер-накопитель емкостью 1,5 т; введен переборочный стол с площадками для переборщиков; приемная часть выполнена в виде опорных катков в сочетании с пассивными отрезными дисками и пассивными лемехами; вместо сужающих транспортеров применены шнеки активизаторы.

Рисунок 5 Самоходный четырехрядный картофелеуборочный комбайн КСК-4А-1 (СССР)

Все это позволило повысить технико-экономические показатели комбайна: увеличить производительность на 20…40 %, снизить удельный расход топлива, обеспечить возможность работы комбайна с любым видом транспорта.

Однако, следует отметить, что одним из недостатков самоходных картофелеуборочных комбайнов является значительная стоимость, до 40 % от которой приходится на энергетическую установку с ходовой частью, используемой только на уборке (1,5…2 месяца). Но эти недостатки исключаются при компоновке комбайна на базе высвобождаемого энергетического модуля, используемого на всех операциях возделывания картофеля, включая внесение минеральных удобрений.

C целью использования энергетической установки самоходных машин в течении всего агросрока, ВИСХОМ создал четырехрядный блочно-модульный самоходный картофелеуборочный комбайн БМСК-4К (рис.6), состоящий из высвобождаемых технологического модуля 1 и 3 и энергетического 2 модуля ВЭМ-220 [4].

Рисунок 6 Самоходный четырехрядный блочно-модульный картофелеуборочный комбайн БМСК-4К (Россия) во время уборки картофеля: 1 - передняя секция технологического модуля; 2 - энергетический высвобождаемый модуль ВЭМ-220; 3 - задняя секция технологического модуля

Технологический модуль был разработан на основе самоходных картофелеуборочных комбайнов КСК-4-I и КСК-4А-1 и состоит из двух секций: передней и задней, стыкующихся с помощью стыковочных устройств с передней и задней частями ВЭМ (рис. 6).

Передняя секция модуля представляет собой хребтовую раму, передний конец которой шарнирно опирается на балку моста управляемых колес, а задний конец рамы стыкуется с передним стыковочным узлом ВЭМ. Мост управляемых колес унифицирован с мостом передних колес комбайна КСК-4-I и отличается от него только длиной балки, поперечной тяги и имеет единую колею с ВЭМ равную 2,8…3 м. Под хребтовой рамой передней секции расположена приемная часть, включающая раму, опорные дышла, копирующие катки, подкапывающие лемеха с активными боковыми дисками, сепарирующие органы с механизмом встряхивания с сужающими шнеками и элементами привода.

Задняя секция состоит из рамы, приемного элеватора, ботвоудалителя с лопастным транспортером, пальчиковой горки, редкопруткового, ботвоприжимного и выгрузного транспортеров.

ВЭМ представляет собой двухосное 4х4 энергетическое средство портального исполнения с гидравлической трансмиссией на базе гидромотор-колес (ГМК) и попарно балансированной ходовой системы. С помощью гидроцилиндров бортовые балансиры могут блокироваться, благодаря чему обеспечивается автономное перемещение ВЭМ. На раме портального типа установлена силовая установка мощностью 162 кВт и унифицированная кабина с средствами управления. ВЭМ оборудуется системой аварийной остановки [5], установленной на гидронасосах ходовой части и электрически связанной с системой контроля УСАК-13 и системой стабилизации загрузки (ССЗ) комбайна [6]. Производительность комбайна составляла 0,8…1,8 га/ч. Проведенные Государственные и хозяйственные испытания показали высокую эффективность ВЭМ.

Проведенный анализ позволяет сделать вывод о наметившейся тенденции применения на уборке картофеля высокопроизводительных самоходных машин, оснащенных мощными силовыми установками мощностью 65...170 и более кВт, гидростатическим приводом ходовой части, системами контроля работы рабочих органов и всего технологического процесса. В компоновке машин и их технологических схемах прослеживаются общие тенденции, заключающиеся в увеличении ширины захвата, сужении потока, оснащении их бункерами-накопителями, позволяющими производить выгрузку убираемой продукции без остановки комбайна в рядом идущий транспорт.

Литература

1. Петров Г.Д. Картофелеуборочные машины. М.: Машиностроение, 1984. 320 с.

2. Петров Г.Д., Славкин В.И. Перспективы создания самоходных картофелеуборочных комбайнов / Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1996. №8. с. 9-16.

3. Комбайн картофелеуборочный самоходный КСК-4-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ПО "Рязсельмаш" ГСКБ по машинам для возделывания и уборки картофеля. Рязань. 1981. 206 с.

4. Патент РФ № 2077184. Высвобождаемый энергетический модуль преиму-щественно сельскохозяйственного назначения / Петров Г.Д., Карев Е.Б., Ермаков Н.А., Петров Д.Г., Стариков В.М., Топин А.И., Славкин В.И.// 1997, бюл. № 11.

5. Авт. свид. СССР № 1302589. Механизм сброса частоты вращения гидронасоса гидрообъемной передачи сельскохозяйственной машины / Карев Е.Б., Славкин В.И., Петров Г.Д., Орлов П.Е. и др.// 1986, 08.12. (ДСП).

6. Славкин В.И., Карев Е.Б., Петров Г.Д., Белов С.В. Устройство автоматического управления загрузкой самоходной сельскохозяйственной машины. Авт. свид. СССР № 1015849. Б. И. 1983, №17.

7. Васьков А.А. Повышение эффективности работы самоходного картофелеуборочного комбайна: диссертация…канд.техн.наук / Васьков Александр Анатольевич. М., 2009. 168 с.

Размещено на Allbest.ru